uboot启动流程之上电启动到第一次准备好C语言运行环境
本文以ast2500evb板子为例来说明uboot的启动过程：
在uboot/Makefile中，我们知道uboot.bin依赖uboot, uboot是由各种*.o链接而成，使用的链接脚本为uboot/board/ast2500evb/u-boot.lds.
在uboot/board/ast2500evb/u-boot.lds定义了程序的入口_start, 且其地址为0x00000000.
Arm上电后，从reset vector address处取指令来run。
所以，当我们编出u-boot.bin文件时，需要将其烧写到flash的0地址处，且falsh要映射到arm的0地址处。从u-boot.lds的描述看，在flash 0地址处是符号_start.
这个_start定义可以由uboot/Makefile中的$(OBJS)来确定。
uboot/Makefile
其中$(CPUDIR)定义在uboot/config.mk中。
uboot/config.mk
$(ARCH), $(CPU)定义在由make xxx_confi*生的uboot/include/config.mk中。
所以，对于ast2500evb板子来说，u-boot.bin的入口_start定义在uboot/arch/arm/cpu/arm1176/start.S
Start.S的入口符号_start，直接来个跳转指令.
程序直接跳转到reset处执行。(跳转指令后面的ldr指令是cpu要求的，加载异常处理程序的指令，如软中断，快速中断，中断等)
我们来看一下reset做什么了。
‘reset’ located the same file with ‘_start’(uboot/arch/arm/cpu/arm1176/start.S)
几个指令介绍下:
mrs, msr:
bic, orr:
‘reset’ 操作主要是修改cpsr的值。
150行加载cpsr寄存器的值到寄存器r0；
151行清除bit0-bit5；
152行设置M域为0b10011,即supervisor模式，设置I,F,T位，即disable中断，disable快速中断，设置ARM指令模式;
cpsr寄存器的结构如下:
配置完cpsr寄存器后，到cpu_init_crit:
从上述代码看，主要是配置协处理器，arm1176协处理器的作用如下:
178行，设置r0寄存器为0；
179行，使得I-cache和D-cache失效(也叫刷新I-cache和D-cache)；
180行，使得I-TLB和D-TLB失效(也叫刷新指令TLB和数据TLB)，TLB全称translation lookaside buffer.
处理完cache和TLB后，处理MMU：
185行，读取协处理器p15的控制寄存器c1。
p15协处理器c1寄存器结构：
186行，清除V,R,S位。
清除V位，表明异常向量基地址使用c12 secure or non-sercure vector base address register配置的基地址。
187行，清除C,A,M位，即，disable L1-D-cache, disable MMU。
188行，设置A位，即，使能alignment fault checking.
189行，设置I位，即使能L1 I-cache.
配置好协处理器p15的c1寄存器(控制寄存器域)数据后，跳转到mmu_disable。
201行，将前面的协处理器p15的c1寄存器(控制寄存器域)配置过的数据重新导入到协处理器p15的c1寄存器(控制寄存器域)，此时上面的对协处理器p15的c1寄存器(控制寄存器域)的设置就生效了，即disable了MMU, enable了L1 I-cache。
接下去，就到了237行了。
这里使用了bl指令来跳转到lowlevel_init处执行，bl和b指令的区别是，b指令是无条件跳转，即跳转后，不会回到b指令的下一条指令处；而bl指令使用了link register(r14)保存了bl指令下一条指令的地址，即当bl指令跳转后返回时，会执行bl指令的下一条指令，即 ‘bl _main’。
我们接着看lowlevel_init处代码：
结合uboot/Makefile我们知道lowlevel_init所在的文件：
uboot/Makefile:
uboot/arch/arm/cpu/arm1176/ast2500/Makefile
lowlevel_init在uboot/arch/arm/cpu/arm1176/ast2500/platform.S
294行，保存lr，即保存’b _main’指令地址到r4寄存器。
300-301行，伪指令，加载0x1e600000, 0xaeed1a03到寄存器r0和r1。
302行，将0x aeed1a03写到地址0x1e600000处。
这个0x1e600000地址是个什么东西？它是AHBC protection key register:
AHB(high performance bus)为系统总线，即ARM 连接使用的总线。
如上图AHBC00的描述，向AHBC00(0x1e600000, AHBC protection key register)写入0x aeed1a03就是设置unlocked.
305行，是向0x1e600084地址处(AHBC84: Interrupt Control/Status Register)写入0x00010000。
向AHBC84写入0x00010000，即向bit16 写入1，相当于清除该位，即清除总线锁中断状态。
308行，向0x1e600088地址处(AHBC88: AHB Bus Target Disable Control Register)写入0.
向AHBC88写入0，相当于disable上图显示的所有功能，比如，target SPI2/SPI3, VIC。即，此时，cpu不可通过总线访问这些。
类似地：
312行通过写0x1688a8a8到SCU(system control unit)寄存器SCU00(protection key register)
这里，就相当于配置unlock SCU registers.
318行，通过SCU70寄存器来检查eSPI(enhanced SPI)是否由flash attach.
319行，如果有flash attach, 即SCU70 bit26为1，则跳转到bypass_first_reset.
我们假定没有flash attach，接下去看代码：
0x1e785xxx为看门狗定时器寄存器基址。
0x1e785010为WDT10: WDT1 Timeout Status Register。
324行，判断到当前为止，是否发生过看门狗定时器发生过超时事件。没有，则跳转到start_first_reset.
start_first_reset第一个宏ASTMMC_INIT_RESET_MODE_FULL是没有定义的，我们直接看358开始的代码：
从357行开始到364行，都是在配置下面相关的寄存器：
基址0x1e78:7xxx和0x1e78:8xxx:
程序先配置virtual UART, virtual UART的功能描述如下:
我们来看一下代码怎么配置的：
361行配置FIFO Control Register为0b111, 即，reset VUART的FIFO.
接下去，配置VUART其他寄存器，直到配置PUART0x1e788000.
R2为0，这里就是disable UART的pass through.
接下去，配置PUART其他寄存器，直到LPC controller: 0x1e789000.
基址0x1e78:9xxx:
388行，对寄存器HICR2清零。
基址0x1e62:0xxx:
这个是配置firmwars SPI flash的，即ast2500evb存放uboot的flash。
基址0x1e78:5xxx:
517行，reset各种controller.
520行复位整个系统。
523行就是一直等待看门狗定时器超时后系统复位reset。复位之后，代码又从_start开始执行。
系统复位后，再次运行到lowlevel_init时：
这时，324行判断时，发现系统看门狗定时器发生过超时事件，故不跳转。程序就执行325行了。
325行之后，接着做一些配置，最终跳转到bypass_first_reset处执行。
我们接着看bypass_first_reset.
首先配置定时器。
这里写0XAE，即配置寄存器TMC38的bit0为1，即separate mode.
538行这里写TMC3C寄存器’1’。
结合533和538行可知，这里是将定时器的计数清零，并且disable掉。
547行，将定时器enable起来。
558行，设置dram初始化为SOC Firmware.
接下去，配置USB等，以及配置DDR内存。
Bypass_USB_init会向debug的UART口输出打印：DRAM Init-V
对于ddr4，再输出字符”4”
我们接着看DDR4。
0x1e6e0004为sdram的配置寄存器MCR04.
1168行设置MCR04为0x313, 即设置一次最大可写入的memory size为1G.
接下去配置内存的时序等信息。
配置完后，输出一个字符”0”
ASTMMC_DDR4_MANUAL_RPU没有使能，跳过这段。
如1315行的注释描述的程序后面最的事情，我们不详细看了，跳过。
程序运行轨迹: ddr_phy_init_process -> ddr_phy_init_success -> ddr4_phyinit_done -> Calibration_End
Calibration_End就是check一下DRAM size：
之后init DRAM cache.
Init DRAM cache后做一堆的check，然后跳转到set_scratch.
Set_scratch做一堆配置，比如MAC配置等，最后将之前保存的lr传给pc，这样pc就跑到了_main处了。
这个_main定义在哪里？我们来看uboot/Makefile
uboot/Makefile
uboot/arch/arm/lib/Makefile
故，_main为定义在uboot/arch/arm/lib/crt0.S中。
从注释来看，_main是要准备C语言运行环境的，即要设置好栈指针(SP).
83行配置了sp地址为CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR。
这个CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR在哪定义?
在crt0S的25行include了config.h, 这个config.h为uboot/include/config.h.
我们从Makefile中可知，头文件的搜索路径：
uboot/config.mk(被uboot/arch/arm/lib/Makefile包含)
uboot/include/config.h
在uboot/include/config.h的9行include了uboot/include/configs/ast2500evb.h.
uboot/include/configs/ast2500evb.h
在uboot/include/configs/ast2500evb的行9 include了configs/common.cfg.
在这个uboot/include/configs/common.cfg中定义了CONFIG_SYS_INIT_SP_ADDR。
上述定义中的CONFIG_SYS_SDRAM_BASE定义在uboot/include/configs/ast2500evb.h中，如下：
由上面的定义可知，这个板子的SDRAM在CPU的地址空间为基址0x80000000(2G), 当前阶段的栈指针为0x80000000 + 16K, 即此时栈的大小为16K. 2G之前是排给flash的(注意，这个CONFIG_SYS_SDRAM_BASE在uboot/include/configs/ast.cfg中也定义多了，但是被uboot/include/configs/ast2500evb.h覆盖)。
我们回到uboot/arch/arm/lib/crt0.S继续分析代码：
设置好栈指针后，我们在栈顶预留GD_SIZE的内存给struct global_data.
GD_SIZE定义在uboot/include/generated/generic-asm-offsets.h
Crt0.S在26行包含了头文件uboot/include/asm-offsets.h, 而asm-offsets.h在3行包含了头文件generated/generic-asm-offsets.h
uboot/arch/arm/lib/crt0.S
uboot/include/asm-offsets.h
uboot/include/generated/generic-asm-offsets.h
crt0.S在预留了struct global_data结构后，将这个结构的地址给r8保存，并设置r0为0(board_init_f的参数),之后跳转到board_init_f这个C函数处理(C语言使用的堆栈环境构建好了，虽然栈只有12K – GD_SIZE这么大小)。